Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” Newsletter numero 1 – Maggio 2014 Attenzione: le informazioni riportate hanno solo un fine illustrativo e non sono riferibili né a prescrizioni né a consigli medici (leggere attentamente il disclaimer in calce) “Carissimi Soci, è con vero piacere che voglio presentarvi la nuova iniziativa della SIF: l'attivazione di una nuova newsletter‐ Farmaci in evidenza della Ricerca di base. Questa rubrica metterà in evidenza le migliori ricerche di base a livello internazionale nei vari campi della farmacologia. La rubrica verrà curata da Monica Di Luca e Carlo Riccardi con il supporto di Fabrizio Gardoni e con la collaborazione di molti giovani ricercatori che presenteranno le varie ricerche commentandole anche da un punto di vista critico. Invito tutti voi a segnalare eventuali criticità tese al miglioramento di questa ulteriore attività della nostra Società. Cari saluti a voi tutti Francesco Rossi Presidente della Società Italiana di Farmacologia” Sommario o Saluto del Presidente della SIF o Inhibition of the Cardiomyocyte‐Specific Kinase TNNI3K limits oxidative stress, injury, and adverse remodeling in the ischemic heart (Science Translational Medicine 2013) o Adenosine (A)2A receptor modulation of nicotine‐induced locomotor sensitization. A pharmacological and transgenic approach (Neuropharmacology 2014) o Generation of tumor‐targeted human T lymphocytes from induced pluripotent stem cells for cancer therapy (Nature Biotechnology 2013) o Rest and stress resistance in ageing and Alzheimer’s disease (Nature 2014) o Tumor Necrosis Factor suppresses NR5A2 activity and intestinal Glucocorticoid synthesis to sustain Chronic colitis (Science Signaling 2014) o Carbonic Anhydrase Activation Is Associated With Worsened Pathological Remodeling in Human Ischemic Diabetic Cardiomyopathy (Journal of the American Heart Association 2014) 1 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” A cura del Dott. Federico Corti (Yale Cardiovascular Research Center) Titolo articolo Inhibition of the Cardiomyocyte‐Specific Kinase TNNI3K limits oxidative stress, injury, and adverse remodeling in the ischemic heart Autori Ronald J. Vagnozzi, Gregory J. Gatto Jr., Lara S. Kallander, Nicholas E. Hoffman, Karthik Mallilankaraman, Victoria L. T. Ballard, Brian G. Lawhorn, Patrick Stoy, Joanne Philp, Alan P. Graves, Yoshiro Naito, John J. Lepore, Erhe Gao, Muniswamy Madesh, Thomas Force Nome rivista Science Translational Medicine Anno 2013 Volume 5, 207ra141 Pubmed ID/DOI PBID: 24132636 DOI: 10.1126/scitranslmed.3006479 Valutazione dell’articolo Consigliato Riassunto dei principali risultati descritti nel lavoro L’articolo descrive un nuovo ruolo della protein‐chinasi cardiaca TNNI3K nel contesto di danno da ischemia‐ riperfusione ed infarto. Gli autori riportano che TNNI3K è presente esclusivamente a livello cardiaco e che la sua espressione è aumentata in pazienti affetti da scompenso cardiaco. I risultati dello studio evidenziano che un’elevata espressione di TNNI3K peggiora il danno cardiaco da ischemia‐riperfusione. In maniera opposta, in topi TNNI3K knock‐out gli autori mostrano un effetto cardioprotettivo associato ad un minore stress ossidativo, una ridotta disfunzione mitocondriale ed inibizione della chinasi p38. Gli autori sviluppano inoltre un’interessante classe di molecole capace di inibire selettivamente TNNI3K e mostrano che la somministrazione di questi composti al momento della riperfusione diminuisce in modo significativo l’area dell’infarto. Infine, lo studio descrive l’adattamento post‐infarto a lungo termine e dimostra che l’inibizione selettiva di TNNI3K migliora tutti i parametri emodinamici prevenendo altresì la progressione verso uno stato di ipertrofia cardiaca. Opinione L’articolo descrive una nuova classe di inibitori selettivi nei confronti della chinasi cardiaca TNNI3K. I risultati dello studio dimostrano che l’inibizione farmacologica di TNNI3K conferisce protezione dal danno da ischemia‐riperfusione e inibisce la progressione verso lo scompenso cardiaco. L’inibizione di TNNI3K potrebbe quindi rappresentare una nuova terapia farmacologica a seguito dell’angioplastica coronarica nello stato acuto dell’infarto miocardico o in sindromi coronariche croniche in cui multipli episodi di ischemia‐riperfusione sono frequenti. Lo studio è tuttavia ancora limitato all’utilizzo di soli modelli murini e i dati dovranno essere ampliati in altre specie oltre ai roditori. 2 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” A cura del Dott. Massimo Grilli (Università di Genova, Dipartimento Farmacia) Titolo Adenosine (A)2A receptor modulation of nicotine‐induced locomotor sensitization. A pharmacological and transgenic approach Autori Joanna Jastrzębska, EwaNowak, Irena Smaga, Beata Bystrowska, Małgorzata Frankowska, Michael Bader, Malgorzata Filip, Kjell Fuxe Nome rivista Neuropharmacology Anno 2014 Volume 81 Pubmed ID/DOI 24632528/10.1016/j.neuropharm.2014.03.002 Valutazione dell’articolo Consigliato Riassunto dei principali risultati descritti nel lavoro Il lavoro di Fuxe e collaboratori, attraverso la combinazione di approcci farmacologici, comportamentali e modelli transgenici, dimostra come l’attività dei recettori A2A per l’Adenosina sia un importante regolatore dell’attività “sensibilizzante” della nicotina. Nello specifico, KW 6002, antagonista dei recettori A2A, è in grado di aumentare l'espressione della sensibilizzazione da nicotina, misurata come attività locomotoria stimolata. Al contrario CGS 21680, agonista degli stessi recettori, risulta efficace nel contrastare sia l’espressione che lo sviluppo della sensibilizzazione da nicotina. Queste evidenze sono fortemente supportate dall'utilizzo di un modello di ratto geneticamente modificato (NSEA2A) che over‐esprime i recettori A2A. Sulla base di questi risultati gli autori propongono gli agonisti A2A come potenziali farmaci contro l’abuso di nicotina. Opinione Questo articolo si inserisce autorevolmente in un filone di ricerca che intende far luce sui meccanismi neurochimici alla base delle dipendenze. La consistenza del gruppo di ricerca e la capacità di incrociare dati “puramente” farmacologici con l'utilizzo di nuovi modelli geneticamente modificati, fanno sì che sia un ottimo spunto per tutti coloro che vogliano studiare questi aspetti. Dalla lettura di questo articolo emergono interessanti riflessioni sul ruolo dell’interazione recettore‐recettore e/o del “cross‐talk” funzionale, anche a livello di secondi messaggeri, tra i recettori co‐espressi. 3 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” A cura della Dott. ssa Ambra Grolla (Università del Piemonte Orientale) Titolo articolo Generation of tumor‐targeted human T lymphocytes from induced pluripotent stem cells for cancer therapy. Autori Themeli M, Kloss CC, Ciriello G, Fedorov VD, Perna F, Gonen M, Sadelain M. Nome rivista Nature Biotechnology Anno 2013 Volume Numero 31 Pubmed ID/DOI doi: 10.1038/nbt.2678. Valutazione dell’articolo Consigliato Riassunto dei principali risultati descritti nel lavoro L’ingegnerizzazione dei linfociti T prelevati da paziente consiste nell’indurre l’espressione in queste cellule di recettori per specifici antigeni tumorali, definiti CAR (chimeric antigen receptor). Questa tecnica si è recentemente dimostrata un promettente approccio per generare cellule T specificamente indirizzate a combattere il tumore. Gli stessi autori hanno, infatti, in precedenza dimostrato che cellule T umane esprimenti CARs indirizzati contro l’antigene CD19, espresso da una varietà di leucemie e linfomi, possono sradicare tali neoplasie nei topi. Il grande limite di questa tecnica è però la fonte limitata di cellule T che si possono prelevare direttamente dai pazienti, specialmente in seguito a trattamento chemioterapico. Per ovviare a ciò, gli autori in questo lavoro propongono l’ingegnerizzazione di cellule staminali inducibili pluripotenti (iPSCs) attraverso la seconda generazione di CARs, come strategia per sfruttare l’illimitata disponibilità di iPSCs e la specificità verso il tumore delle cellule T CAR‐modificate. Con questo fine, gli autori hanno generato iPSCs, secondo il metodo originale di Yamanaka, partendo da linfociti T del sangue periferico di volontari sani. In seguito, le cellule iPSCs ottenute sono state differenziate a linfociti T e stabilmente infettate con un vettore lentivirale esprimente il recettore CAR per l’antigene CD19. Attraverso opportune analisi di controllo, è stata confermata la creazione della linea di cellule T specificamente indirizzate contro neoplasie delle cellule B (denominata CAR‐T‐iPSC‐T). Inoltre, il modello xenogenico di linfoma di Burkitt ha permesso agli autori di dimostrare la capacità anti‐ tumorale delle cellule CAR‐T‐iPSC‐T, le quali, iniettate i.p. in topi portatori di tumore, hanno ritardato o in alcuni casi bloccato la crescita tumorale. Opinione La combinazione delle tecnologie CAR e di differenziamento delle cellule iPSCs, come mostrato in questo lavoro, potrebbe potenzialmente fornire una fonte illimitata di linfociti T indirizzati ad un antigene scelto, indipendentemente dalla restrizione data dal complesso maggiore di istocompatibilità (MHC). Utilizzando il protocollo proposto dagli autori, qualsiasi specificità di antigene può essere imposta a qualsiasi iPSC, senza necessità di creare un clone di cellule T paziente‐specifico. Gli ostacoli nella creazione di questa linea cellulare potrebbero essere molti, ma con ulteriori ottimizzazioni dei protocolli, questa potrebbe essere una nuova terapia cellulare per contrastare i tumori. E' importante ricordare che una terapia cellulare per il carcinoma della prostata, il sipuleucel‐T, è già approvata in Europa. 4 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” A cura della Dott.ssa Elena Marcello (Università degli Studi di Milano, Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari) Titolo articolo Rest and stress resistance in ageing and Alzheimer’s disease Autori Lu T, Aron L, Zullo J, Pan Y, Kim H, Chen Y, Yang TH, Kim HM, Drake D, Liu XS, Bennett DA, Colaiácovo MP, Yankner BA. Nome rivista Nature Anno 2014 Volume Numero 507 Pubmed ID/DOI doi: 10.1038/nature13163 Valutazione dell’articolo Da leggere Riassunto dei principali risultati descritti nel lavoro Lu e colleghi rivelano un nuovo ruolo del repressore della trascrizione REST che in precedenza era stato coinvolto principalmente nello sviluppo embrionale. Quest'articolo presenta l'induzione di REST in neuroni corticali e ippocampali come una caratteristica universale dell'invecchiamento fisiologico. REST reprime l'espressione di geni che promuovono la morte cellulare e di geni coinvolti nella patologia di Alzheimer, mentre induce l'espressione di geni importanti per la risposta allo stress. Il knock out di REST porta a neurodegenerazione poiché REST protegge i neuroni dallo stress ossidativo e da elementi tossici come il peptide β amiloide. Infatti, in neuroni di pazienti affetti da patologie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer, la demenza frontotemporale e la demenza con corpi di Lewy, REST non è più localizzato nel nucleo ma in autofagosomi in cui si accumulano anche le proteine misfolded. Inoltre, in soggetti anziani, livelli elevati di REST sono associati ad un mantenimento delle funzioni cognitive e a un'aumentata longevità, anche in soggetti affetti da malattia di Alzheimer. Opinione Quest'articolo è particolarmente importante perché descrive un nuovo elemento neuroprotettivo che risulta essere alterato in diverse patologie neurodegenerative e che, quindi, potrebbe rappresentare un meccanismo patogenetico comune a queste malattie. Inoltre, i dati che dimostrano un ruolo protettivo di REST nei confronti delle funzioni cognitive, anche in presenza della malattia di Alzheimer, dimostrano l'importanza di questo meccanismo di risposta allo stress e aprono la strada a nuove strategie terapeutiche. 5 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” A cura della Dott.ssa Maria Grazia Petrillo (Dipartimento di Medicina, Università degli Studi di Perugia) Titolo articolo Tumor Necrosis Factor suppresses NR5A2 activity and intestinal Glucocorticoid synthesis to sustain Chronic colitis Autori Sheng‐Chieh Huang, Cheng‐tse Lee and Bon‐chu Chung Nome rivista Science Signaling Anno 2014 Volume 7 Pubmed ID/DOI PMID: 24570488 DOI: 10.1126/scisignal.2004786 Valutazione dell’articolo Da leggere Riassunto dei principali risultati descritti nel lavoro L'obiettivo di questo lavoro è l'identificazione di uno dei meccanismi attraverso cui il Tumor Necrosis Factor (TNF) è coinvolto nella persistenza dell'infiammazione cronica intestinale. Utilizzando un modello murino di infiammazione cronica intestinale, gli autori dimostrano che il TNF solubile, rilasciato dai linfociti T effettori infiltranti, è il principale responsabile della mancata sintesi dei Glucocorticoidi (GC) intestinali. Il meccanismo attraverso cui il TNF esercita la sua attività pro‐infiammatoria è l'attivazione di due proteine, NF‐ B e JNK, implicate sia nella trascrizione di innumerevoli geni pro‐infiammatori sia nell'inibizione della via steroidogenica. I risultati dimostrano che NF‐ B e phospho‐Jun legano NR5A2 nel nucleo reprimendo la sua attività trascrizionale e, di conseguenza, la trascrizione dei genicyp11a1 e cyp11b1, coinvolti nella sintesi dei GC intestinali, è inibita. Per verificare ulteriormente il ruolo del TNF nella soppressione della sintesi intestinale di GC, è stata inoculata, in topi affetti da colite cronica, la molecola XPro1595, un inibitore selettivo della forma solubile del TNF (bloccando così la via del TNFR1). I risultati dimostrano come XPro1595 contrasti così l'attività del TNF solubile: a livello cellulare promuove un aumento della sintesi di IkB, impedisce il binding di p65 al DNA, inibisce la fosforilazione di c‐Jun, ripristina la trascrizione di cyp11a1 e cyp11b1; a livello tissutale favorisce la rigenerazione delle cellule della cripta, riduce l'infiltrato linfocitario e migliora lo score di malattia. Opinione Il presente studio descrive un nuovo meccanismo attraverso cui il TNF solubile inibisce la produzione di Glucocorticoidi (GC) intestinali e l'espressione del recettore per i GC, sostenendo così la cronicizzazione dell'infiammazione intestinale. Questo lavoro permette una progressione nell'analisi di nuove opzioni terapeutiche. E' noto già da tempo che l'utilizzo di farmaci anti‐TNF ha modificato il metodo di trattamento delle infiammazione croniche intestinale refrattarie ai medicinali convenzionali (come i corticosteroidi ed immunomodulatori); di conseguenza, approfondire la conoscenza del meccanismo patogenetico del TNF ci permette di sviluppare nuovi target farmacologici che siano in grado di massimizzare i benefici terapeutici riducendo al minimo gli effetti collaterali. 6 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” A cura della Dott.ssa Laura Sartiani (Università di Firenze, Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e della Salute del Bambino‐ NeuroFarBa) Titolo articolo Carbonic Anhydrase Activation Is Associated With Worsened Pathological Remodeling in Human Ischemic Diabetic Cardiomyopathy Autori Daniele Torella, Georgina M. Ellison, Michele Torella, Carla Vicinanza, Iolanda Aquila, Claudio Iaconetti, Mariangela Scalise, Fabiola Marino, Beverley J. Henning, Fiona C. Lewis, Clarice Gareri, Nadia Lascar, Giovanni Cuda, Teresa Salvatore, Gianantonio Nappi, Ciro Indolfi, Roberto Torella, Domenico Cozzolino and Ferdinando Carlo Sasso Nome rivista Journal of the American Heart Association Anno 2014 Volume Numero 3(2) Pubmed ID/DOI doi: 10.1161/JAHA.113.000434. Valutazione dell’articolo Da leggere Riassunto dei principali risultati descritti nel lavoro Scopo principale del lavoro è l’analisi dell’attività e della modulazione dell’enzima anidrasi carbonica cardiaco nel contesto della cardiomiopatia diabetica. Lo studio è stato condotto su biopsie ventricolari sinistre ottenute durante interventi di rivascolarizzazione coronarica su pazienti post‐infartuali affetti o meno da diabete mellito di tipo 2. In tali pazienti i livelli di anidrasi carbonica cardiaca appaiono aumentati rispetto al controllo; l’incremento evidenzia la localizzazione extra‐miocitaria dell’enzima di tipo I e quella miocitaria per l’enzima di tipo II. Indotto da condizioni iperglicemiche, l’enzima di tipo II ostacola la permeabilità delle cellule endoteliali e ne stimola l’apoptosi, in accordo con la diminuita densità capillare rilevata nel miocardio dei pazienti diabetici. Al contrario, l’enzima di tipo II nei miociti è associato a iperfosforilazione dello scambiatore sodio‐idrogeno, ipertrofia e apoptosi cellulare. Entrambi gli eventi sono prevenuti dall’inibizione dello scambiatore sodio‐idrogeno. Infine, la quantità di microRNA‐23b, inibitore trascrizionale dell’enzima, è diminuita nei pazienti diabetici rispetto al controllo, in accordo con la maggiore espressione dell’enzima rilevata negli stessi. Opinione I risultati dello studio suggeriscono che gli inibitori dell’enzima anidrasi carbonica, come acetazolamide e congeneri, possano rappresentare una valida strategia terapeutica nel trattamento della cardiomiopatia diabetica. In questo contesto clinico, la loro utilità andrebbe oltre quella dovuta all’azione diuretica, traendo vantaggio dall’inibizione specifica del rimodellamento cardiaco indotto dalla patologia. 7 Società Italiana di Farmacologia (SIF) Newsletter online “SIF Ricerca di Base” SIF Ricerca di Base ‐ Newsletter mensile della Società Italiana di Farmacologia (SIF) http://edicola.sifweb.org/edicola/ricercadibase Direttore Responsabile: Prof.ssa Monica di Luca (Università di Milano) Coordinatore: Prof. Fabrizio Gardoni (Università di Milano) Web Editor: Dott. Federico Casale (Università di Torino) Hanno contribuito a questo numero: Dott. Federico Corti (Yale Cardiovascular Research Center), Dott. Massimo Grilli (Università di Genova), Dott.ssa Ambra Grolla (Università del Piemonte Orientale), Dott.ssa Elena Marcello (Università di Milano), Dott.ssa Maria Grazia Petrillo (Università degliStudi di Perugia), Dott.ssa Laura Sartiani (Università di Firenze) DISCLAMER – Leggere attentamente SIF, Società Italiana di Farmacologia, si propone di pubblicare sul proprio sito internet www.sifweb.org informazioni precise ed aggiornate, ma non si assume alcuna responsabilità né garantisce la completezza ed esaustività delle informazioni messe a disposizione. In particolare, SIF precisa che le risposte fornite ai quesiti medico / tossicologici sono fornite sulla base della raccolta di fonti bibliografiche esistenti (rispetto alle quali non si garantisce la esaustività). Pertanto, dalle risposte ai quesiti non devono essere tratte conclusioni se non un mero richiamo alle fonti presenti in letteratura. 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